Пульсационный экстрактор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<11967507 (6! ) Дополнительное к авт.. св ид-в у—

{22) Заявлено 23.12 ° 80 (21) 3221006/23-2б (5)JM Кл з с присоединением заявки ¹В 01 D 11/04

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

РЗ) УДК 6е, 081. .5 (088. 8) Опубликовано 2310,82. Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания 231082 (72) Авторы изобретения

A.È.ÃóðüÿHoâ, Б.А.Ефремов, Т.Г.Русских, Ю.В

П.A ° Ñèãàë, Л.М.Аюпова, P.Ñ.Ñàôèí и П.Д.Зи

Казанский химико-технологический институт им. С.И.Кирова (71) Заявитель

1

3М (54) ПУЛЬСАЦИОННЫЙ ЭКСТРАКТОР

Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов и процессов физико-химического превращения и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является пульсацион. ный экстрактор, содержащий корпус, помещенный в коаксиальный кожух, возбудитель пульсации, диспергирующие сетки, причем между стенками кожуха и корпусом размещены перфорированные тарелки.,Возбудитель пульсации выполнен в виде штока с набором мешалок 1 ).

Недостатком известного пульсационного экстрактора является то, что в нем нельзя совместить процессы физико-химического превращения и жидкостной экстракции.

Проведение. этих процессов в ряде различных аппаратов прйводит к увеличению энергозатрат, металлоемкости и занятых площадей под оборудование.

Целью изобретения является интенсификация массообмена, за счет уменьшения продольного перемешивания и увеличения поверхности контакта фаз..:

Указанная цель достигается тем, что в пульсационном экстракторе, содержащем корпус, помещенный в коаксиальный кожух, и перфорированные тарелки, размещенные внутри корпуса и между стенками корпуса и кожуха, корпус в нижней части снабжен вертикальными прорезями с направляющими козырьками, при этом проходное сечение прорезей выполнено уменьшающимся по высоте.

Наличие прорезей в нижней части корпуса экстрактора вызывает перетоки между каналами, образованными корпусом и кожухом аппарата. Это позволяет изменить движение жидкости в аппарате по направлению и величине, т.е. разложить общую скорость движения на продольную и поперечную составляющие. Изменение направления движения жидкости улучшает условия сепарации и увеличивает задержку дисперсной фазы.

Направляющие козырьки создают вращательное движение жидкостного потока, что способствует снижению продольного перемешивания и улучшению

9á 7507 распределения сплошной и дисперсной фаз по поперечному сечению аппарата.

Кроме того, переменное проходное сечение прорезей позволяет получить любой закон изменения скорости движения жидкости в аппарате, зависящий от формы и величины проходного .сечения прорезей и закона изменения их гидравлического сопротивления.

Увеличение проходного сечения прорезей вызывает уменьшение. продольной, составляющей скорости и увеличение . радиальной составляющей скорости, кроме того, увеличение проходного сечения прорезей вызывает снижение . их гидравлического сопротивления, .что приводит к снижению общей ско- . рости движения жидкости.

Таким образом, прорези в нижней части корпуса экстрактора позволяют создать в аппарате зоны с различными режимами перемешивания и совместить процессы жидкостной экстракции и физико-химического превращения.

На фиг.1 изображен аппарат, продольный разрез; на фиг.2 — разрез

A-A на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б-В .на фиг.1.

Нульсационный экстрактор состоит из корпуса 1 и коаксиально расположенного кожуха 2, образующих два канала:аппарата - цилиндрический 3 и кольцевой 4. В каналах по высоте установлены перфорированные контактные устройства 5. На корпусе разме» цены патрубки 6 и 7 с коллекторами для подачи исходных веществ, патрубки для вывода легкой 8 и тяжелой 9 фаз и газа 10. На корпусе 1 и кожухе 2 аппарат расположены патрубки

11 и 12 для подвода пульсации. Данные патрубки расположены так, что гидравлическое сопротивление зоны экстракции, т.е. пульсационного контура, расположенного выше патрубков, равно гидравлическому сопротивлению зоны. реакционной, т.е. пульсационного .контура, расположенного ниже патрубков. В нижней части корпуса 1 имеются прорези 13, выполненные с направляющими козырьками и переменным проходным сечением по высоте.

Пульсационный экстрактор рабо.тает следующим образом.

Легкая и тяжелая фазы подаются в аппарат соответственно через патрубки б и 7 и движутся противотоком по цилиндрическому 3 и кольцевому 4 каналам. На основное движение фаэ накладывается возвратно-поступательное (пульсирующее) движение, которое создается путем подачи импульсов давления противоположных знаКов через патрубки 11 и 12. При подаче положительного импульса в патрубок 11 в кольцевом канале жидкость перетекает из кольцевого канала 4 в цилиндрический.в экстракционной зоне аппарата через верхний срез корпуса; а- в реакционной зоне - через прорези и нижний срЬз корпуса и отводится через патрубок

12 в цилиндрическом канале. При подаче положительного импульса в патрубок 12 движение жидкости меняется на противоположное. Примеси, поступающие с легкой (дисперсной) фазой в реакционную зону, вступают в химическое взаимодействие с тяже!

О лой (сплошной)фазой, поступающей из экстракционной зоны, в результате чего выделяется гаэ и образуется .твердый осадок. Легкая фаза, проходя через контактные устройства, дробится на мелкие капли, которые, об:текая отогнутые края прорезей, приt5 обретают дополнительное вращательное рая экстрагирует примеси иэ капель, причем экстракция, начинаясь в реакционной зоне, ускоряется по мере движения капель легкой фазы вверх, где протекает с постоянной скоростью.

65 движение. Вихри, срывающиеся с кра В

З1 ев прорезей, вызывают повышенную турбулизацию среды,.что ведет к по-: вышению интенсивности перемешивания и дробления дисперсной фазы, что, в свою очередь, спбсобствует значительному развитию межфаэовой поверхности.

В нижней части реакционной зоны скорость движения жидкостей относительно невелика (за счет шунтирования пульсации через прорези и большого живого сечения их), что создает благоприятные условия для . осаждения образующейся твердой фазы, По мере движения дисперсной фазы вверх, из-за уменьшения. сечения про-.

35 резей, дисаерсная фаза испытывает возрастающее воздействие пульсации, которое турбулизирует ее, в результате чего в реакционной зоне наблюдается режим идеального перемешива4р ния, способствующий ускорению реакции.

Одновременно эа счет знакопеременного давления происходит многократное перемещение жидкостей из

45 кольцевого канала 4 в цилиндрический

3 и наоборот, что способствует выравниванию концентраций. реагирующих веществ по поперечному сечению аппарата и более равномерному распределению капель во всем объеме реакционной эоны. По мере протекания реакции твердая фаза под действием силы тяжести осаждается и накапливается внизу аппарата., откуда отводится с тяжелой фазой, а газ равномерно распределяется за счет пульсаций по поперечному сечению аппарата, барботирует через экстракционную зону и отводится через патрубок 10.

Легкая фаза, поднимаясь вверх, омы60 вается свежей сплошной фазой, кото967507

Легкая фаза отводится через патрубок

7, а тяжелая — через патрубок 9.

Следовательно, направляющие козырьки прорезей создают вращение жидкостного потока в реакционной зоне в направлениях, соответствующих зна-, ку подводимого,импульса. Вращение потока снижает продольное перемешивание, улучшает условия диспергирования легкой фазы эа счет срезающих усилий на краях прорезей, увеличивает поверхность контакта фаз и повышает скорость массообмена, за счет чего повышается скорость процесса химического превращения, протекающего в диффузионной области.

Увеличение проходного сечения прорезей книзу реакционной эоны аппарата снижает продольную составляющую скорости пульсации и увеличивает поперечную составляющую эа счет изменения гидравлического сопротивления прорезей. Продольная составляющая пульсации становится равной нулю в случае равенства проходного сечения прорезей поперечному сечению цилиндрического и кольцевого каналов.

Снижение продольной составляющей пульсации уменьшает интенсивность перемешивания в нижней части аппара« та, что благоприятствует интенсив.ному выделению твердого осадка из легкой фазы.

Интенсивность перемешивания в экстракционной зоне, где легкая фаза и равномерно распределенный по каналам газ взаимодействуют с тяжелой фазой, постоянна благодаря наличию только продольной составляющей пульсации. Это способствует равномерному процессу дробления и коалесценции дисперсной (легкой) фазы, интенсивному массообмену. Кроме того, продольная составляющая пульсации влияет на скорость всплывания газо« вых пузырей, что позволяет получить равномерное газосодержание по всей

5 высоте экстракционной зоны н уменьшает каналообразование. Наличие гаэовой фазы позволяет интенсифицировать процесс экстракции благодаря увеличивающейся поверхности контакта фаз. Таким образом, создание в одном аппарате зон с различными режимами перемешивания позволяет совместить в одном аппарате процессы физико-химического превращения и жидкостной экстракции .

35 Применение изобретения позвоЛяет совместить процессы физико-химического превращения и жидкостной экстракции, что приводит к снижению энергозатрат, умен шению расхода

2О реагентов, металлоемкости и производственных площадей.

Формула изобретения

Пульсационный экстрактор, содержащий корпус, расположенный коаксиально ему кожух, перфорированные тарелки, размещенйые в корпусе и .

ЗО между корпусом и кожухом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью . интенсификации массообмена за счет .Уменьшения продольного перемешивания и увеличения поверхности контак.та фаз, корпус в нижней части выполнен с вертикальными прорезями с направляющими козырьками, при этом проходное сечение прорезей выполнено уменьшающимся по высоте.

Источники информации, 4О принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 281409, кл. В 01 D 11/04, 1969.

967507 фиа1

И

Составитель А.Миронов

Редактор Л.Лукач Техред A.Âàáèíåö Корректор O.Билак

В

Эаказ 7947/12 Тираж 734 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4